(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎ極の磁界形成部とＳ極の磁界形成部とを周方向に交互に複数配列してなるアウターロータと、該アウターロータの内周側に配置し、中心コア部の回りに突出するポールコア部に対して交互に逆向きになるようコイルの巻回を行った複数のポールを配列してなるステータとを有し、
上記各ポールに対して、上記Ｎ極の磁界形成部と上記Ｓ極の磁界形成部とが交互に対向配置されることによって、単相又は複数相の交流発電を行うよう構成した車両用交流発電機であって、
エンジンの制御装置からの指令を受けて、すべての上記コイルを用いて発電を行う全発電動作と、互いに隣接する２個以上のポールにおけるコイルを含むコイル群における発電を休止して残りのコイル群を用いて発電を行う部分発電動作とに切り換えるスイッチング制御回路によって制御するよう構成してあり、
上記アウターロータの回転速度が上昇する際に上記全発電動作から上記部分発電動作に切り換えるときの加速時切換回転速度を、上記アウターロータの回転速度が低下する際に上記部分発電動作から上記全発電動作に切り換えるときの減速時切換回転速度よりも高く設定したことを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用交流発電機において、上記アウターロータは、エンジンの出力軸に連結されており、該出力軸には、所定の遠心力が加わっているときに該出力軸に車輪駆動軸を連結する遠心クラッチが設けてあり、
上記加速時切換回転速度を、上記遠心クラッチが上記連結を開始する連結開始回転速度と、上記遠心クラッチが上記連結を完了した連結完了回転速度との間の半クラッチ回転速度範囲内に設定したことを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項３】
請求項２に記載の車両用交流発電機において、上記減速時切換回転速度を、上記遠心クラッチが上記連結を完全に解除した連結解除回転速度と、上記連結開始回転速度との間の連結前回転速度範囲内に設定したことを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項４】
請求項２に記載の車両用交流発電機において、上記減速時切換回転速度を、上記遠心クラッチが上記連結を完全に解除した連結解除回転速度よりも低い回転速度に設定したことを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の車両用交流発電機において、上記アウターロータの回転速度範囲の全体において、上記全発電動作による発電電力値は、車両から要求される要求発電電力値よりも高くなっており、
上記アウターロータの回転速度範囲の全体において、上記部分発電動作による発電電力値は、上記全発電動作による発電電力値よりも低くなっており、
上記加速時切換回転速度は、上記部分発電動作による発電電力値が上記要求発電電力値よりも高い回転速度範囲内に設定したことを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の車両用交流発電機において、上記コイルの全体は、１本のマグネットワイヤの巻回によって渡り線を介して上記コイル同士が連続して繋がった連続コイル群の複数個を結線してなり、
該複数個の連続コイル群におけるいずれかによって、上記発電を休止することが可能な発電休止可能コイル群を構成したことを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項７】
請求項６に記載の車両用交流発電機において、該車両用交流発電機は、単相の発電を行うものであり、
上記発電休止可能コイル群は、互いに隣接して周方向の一部に集まって配置された３個以上のポールにおけるコイルが上記渡り線を介して連続して繋がったものからなることを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項８】
請求項６に記載の車両用交流発電機において、該車両用交流発電機は、単相の発電を行うものであり、
上記発電休止可能コイル群は、互いに隣接する２個のポールにおけるコイルと、該２個のポールに対して１個又は２個のポールを周方向に飛ばして配置したポールにおけるコイルとを含み、交互に逆向きの巻回を行った隣接するコイルが上記渡り線を介して連続して繋がった部分と、一方の向きに巻回を行ったコイルが上記渡り線を介して連続して繋がった部分とを有していることを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項９】
請求項６に記載の車両用交流発電機において、該車両用交流発電機は、単相の発電を行うものであり、
上記ステータにおいては、上記発電休止可能コイル群を構成する複数のポールと、残りの上記連続コイル群を構成する複数のポールとが、交互に繰り返し配列されていることを特徴とする車両用交流発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単相又は複数相の交流発電を行うよう構成した車両用交流発電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、二輪自動車等に用いる車両用交流発電機は、Ｎ極及びＳ極の永久磁石を周方向に交互に複数配列して構成したアウターロータと、アウターロータの内周側に配置し、交互に逆向きになるようコイルの巻回を行った複数のポールを配列してなるステータとを有している。そして、例えば、エンジン等による回転駆動力を受けてロータが回転する際には、複数のポールに対して、Ｎ極の永久磁石による磁界とＳ極の永久磁石による磁界とが繰り返し交互に対向配置されることによって、複数のポールに巻回したコイルに交流電圧の発電を行っている。
【０００３】
また、例えば、特許文献１の車両用交流発電機の出力制御装置においては、所定の回転速度に達するまでは電機子巻線の巻数が多くなる状態を形成し、所定の回転速度に達した以後は電機子巻線の巻数が少なくなる状態を形成することが開示されている。この出力制御装置によれば、交流発電機の高速回転域において、電機子巻線のインピーダンスの増加による出力電流の減少を抑えることができ、低速回転域のみならず高速回転域において出力電流を増大させることができる。
【０００４】
また、例えば、特許文献２の内燃機関用電源装置においては、磁石発電機における発電コイルを、第１のコイル部分と第２のコイル部分とに分け、両コイル部分の接続状態を直列又は並列に切り換えるよう構成することが開示されている。そして、内燃機関の低速領域においては両コイル部分を直列に接続し、高速領域においては両コイル部分を並列に接続することにより、磁石発電機において、低速領域における出力を犠牲にすることなく、高速領域において大きな負荷電流を確保することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−２９２３２９号公報
【特許文献２】特開平１０−１０８４２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１においては、高速回転域において発電の出力電流を向上させることができるが、この発電電力が車両から要求される要求発電電力を上回り、バッテリーの充電に不要になったときには、レギュレータ回路によってカットする（グラウンド電位に捨てる）必要が生じる。このとき、高い発電電力が得られる分、ロータを回転させるフリクション（回転抵抗等）が増加し、発電機全体の運転効率が低下することになる。
また、特許文献１、２においては、発電を行う電機子巻線又はコイルの数を切り換えるときに生ずる発電機のフリクションの変化により、二輪自動車等の車両のドライバーが受けるドライバビリティ（操縦性）の悪化を防止する工夫はなされていない。
【０００７】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、エンジンの高回転領域において、車両からの要求に応じ、発電機全体の運転効率を高く維持することができる車両用交流発電機を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、Ｎ極の磁界形成部とＳ極の磁界形成部とを周方向に交互に複数配列してなるアウターロータと、該アウターロータの内周側に配置し、中心コア部の回りに突出するポールコア部に対して交互に逆向きになるようコイルの巻回を行った複数のポールを配列してなるステータとを有し、
上記各ポールに対して、上記Ｎ極の磁界形成部と上記Ｓ極の磁界形成部とが交互に対向配置されることによって、単相又は複数相の交流発電を行うよう構成した車両用交流発電機であって、
エンジンの制御装置からの指令を受けて、すべての上記コイルを用いて発電を行う全発電動作と、互いに隣接する２個以上のポールにおけるコイルを含むコイル群における発電を休止して残りのコイル群を用いて発電を行う部分発電動作とに切り換えるスイッチング制御回路によって制御するよう構成してあり、
上記アウターロータの回転速度が上昇する際に上記全発電動作から上記部分発電動作に切り換えるときの加速時切換回転速度を、上記アウターロータの回転速度が低下する際に上記部分発電動作から上記全発電動作に切り換えるときの減速時切換回転速度よりも高く設定したことを特徴とする車両用交流発電機にある（請求項１）。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の車両用交流発電機においては、アウターロータの回転速度が高くなったときに、特定のコイル群において発電を休止することにより、発電機全体の運転効率を向上させる工夫を行っている。また、本発明の車両用交流発電機においては、発電を行うコイルの切換の際に生ずる発電機のフリクションの変化により、二輪自動車等の車両のドライバーが受けるドライバビリティ（操縦性）の悪化を防止する工夫を行っている。
具体的には、本発明の車両用交流発電機は、エンジンの制御装置からの指令を受けて、すべてのコイルを用いて発電を行う全発電動作と、互いに隣接する２個以上のポールにおけるコイルを含むコイル群における発電を休止して残りのコイル群を用いて発電を行う部分発電動作とに切り換えるスイッチング制御回路によって制御するよう構成してある。
【００１０】
そして、本発明においては、アウターロータの回転速度（エンジンの回転速度）が低いとき、すなわちアイドリング状態に近い回転速度であるときには、主に全発電動作を行う。これにより、低回転領域における発電電力値を適切に確保することができる。
一方、アウターロータの回転速度（エンジンの回転速度）が上昇したとき、すなわちアイドリング状態に近い回転速度を超えたときには、主に部分発電動作を行う。このとき、発電を休止するコイル群には、互いに隣接する２個以上のポールにおけるコイルが含まれていることより、高回転領域における発電電力値を意図的に低下させることができる。すなわち、互いに隣接する２個以上のポールにおけるコイルに対して電流が流れない状態を形成することにより、この２個以上のポールにおいては発電に寄与しない磁路を形成する。これにより、発電に寄与する磁束を低減し、高回転領域において、車両から要求される以上の過剰な発電を行うことを抑制することができ、アウターロータが回転するときのフリクション（回転抵抗等）を低減させることができる。
【００１１】
また、本発明においては、発電を行うコイルの切換を行う回転速度にヒステリシスを持たせている。具体的には、アウターロータの回転速度が上昇する際に全発電動作から部分発電動作に切り換えるときの加速時切換回転速度を、アウターロータの回転速度が低下する際に部分発電動作から全発電動作に切り換えるときの減速時切換回転速度よりも高く設定している。
これにより、全発電動作と部分発電動作との切換を行う回転速度付近において、切換が頻繁に行われることによるエンジンの制御装置又はスイッチング制御回路の誤動作が生じることを防止することができる。
また、頻繁な切換を受けて車両用交流発電機におけるフリクションの変化が頻繁になることによるドライバビリティ（操縦性）の悪化を防止することができる。
【００１２】
それ故、本発明の車両用交流発電機によれば、エンジンの高回転領域において、車両からの要求に応じ、発電機全体の運転効率を高く維持することができ、発電を行うコイルの切換が頻繁に行われることによるドライバビリティ（操縦性）の悪化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１における、車両用交流発電機におけるステータを示す説明図。
【図２】実施例１における、車両用交流発電機を示す説明図。
【図３】実施例１における、車両用交流発電機を示す断面説明図。
【図４】実施例１における、車両用交流発電機を含めたエンジンの駆動系統を概略的に示す説明図。
【図５】実施例１における、遠心クラッチの構造を概略的に示す説明図。
【図６】実施例１における、スイッチング制御回路及びレギュレータ回路の構成を概略的に示す回路図。
【図７】実施例１における、車両用交流発電機の切換動作を行うときの発電出力の状態を概略的に示すグラフ。
【図８】実施例１における、車両用交流発電機の切換動作を行うときの遠心クラッチの状態を概略的に示すグラフ。
【図９】実施例１における、車両用交流発電機の他のパターンの切換動作を行うときの発電出力の状態を概略的に示すグラフ。
【図１０】実施例１における、他のステータを示す説明図。
【図１１】実施例１における、他のステータを示す説明図。
【図１２】実施例１における、他のステータを示す説明図。
【図１３】実施例１における、他のステータを示す説明図。
【図１４】実施例２における、車両用交流発電機の切換動作を行うときの発電出力の状態を概略的に示すグラフ。
【図１５】実施例２における、車両用交流発電機の他のパターンの切換動作を行うときの発電出力の状態を概略的に示すグラフ。
【図１６】実施例２における、他のスイッチング制御回路の構成を概略的に示す回路図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
上述した本発明の車両用交流発電機における好ましい実施の形態につき説明する。
本発明において、上記車両用交流発電機は、二輪自動車等の車両におけるバッテリーを充電するよう構成することができる。そして、本発明においては、エンジンの制御装置等によってバッテリーの電圧を測定し、この電圧値が所定の電圧値以上である場合に、上記スイッチング制御回路を用いた全発電動作と部分発電動作との切換制御を行うよう構成することができる。
【００１５】
また、上記アウターロータは、エンジンの出力軸に連結されており、該出力軸には、所定の遠心力が加わっているときに該出力軸に車輪駆動軸を連結する遠心クラッチが設けてあり、上記加速時切換回転速度は、上記遠心クラッチが上記連結を開始する連結開始回転速度と、上記遠心クラッチが上記連結を完了した連結完了回転速度との間の半クラッチ回転速度範囲内に設定することが好ましい（請求項２）。
この場合には、ドライバーがエンジンの回転速度を上昇する際に、半クラッチ回転速度範囲内において全発電動作から部分発電動作への切換が行われるため、切換時の車両用交流発電機におけるフリクションの変化がドライバビリティに与える影響を少なくすることができる。
【００１６】
また、上記減速時切換回転速度は、上記遠心クラッチが上記連結を完全に解除した連結解除回転速度と、上記連結開始回転速度との間の連結前回転速度範囲内に設定することができる（請求項３）。
この場合には、部分発電動作から全発電動作に復帰させる回転速度をできるだけ高くし、回転速度の低下に伴い部分発電動作による発電電力値が低下したときに、車両用交流発電機からの電力供給により動作する電子機器の負荷によって、不意にエンジン停止が生じることを防止することができる。
【００１７】
また、上記減速時切換回転速度は、上記遠心クラッチが上記連結を完全に解除した連結解除回転速度よりも低い回転速度に設定することもできる（請求項４）。
この場合には、遠心クラッチがエンジンの出力軸と車輪駆動軸との連結を解除したときに、部分発電動作から全発電動作への切換を行うため、この切換時の車両用交流発電機におけるフリクションの変化がドライバビリティに影響を与えることがない。
また、この場合は、部分発電動作によって発電する電力値が、連結解除回転速度付近において車両から要求される電力値を満たしている場合に、上記エンジン停止の可能性がなく、ドライバビリティを向上させるのに効果的である。
【００１８】
また、上記車両用交流発電機によって発電した電力を充電するバッテリーの残量を、エンジンの制御装置等によって検出し、バッテリーに異常が生じていると判定したときには、上記減速時切換回転速度を上記連結前回転速度範囲内に設定し、バッテリーに異常が生じていないと判定したときには、上記減速時切換回転速度を上記連結解除回転速度よりも低い回転速度に設定することができる。
この場合には、バッテリーの状態に応じて、減速時切換回転速度として部分発電動作から全発電動作に切り換える回転速度を変更することができる。
【００１９】
また、上記アウターロータの回転速度範囲の全体において、上記全発電動作による発電電力値は、車両から要求される要求発電電力値よりも高くなっており、上記アウターロータの回転速度範囲の全体において、上記部分発電動作による発電電力値は、上記全発電動作による発電電力値よりも低くなっており、上記加速時切換回転速度は、上記部分発電動作による発電電力値が上記要求発電電力値よりも高い回転速度範囲内に設定することが好ましい（請求項５）。
この場合には、部分発電動作における発電を行うコイル群の配列が適切であり、スイッチング制御回路は、部分発電動作によって車両から要求される要求発電電力値が確保できるときには、全発電動作から部分発電動作に切り換えて、バッテリーへの充電の制御を行うレギュレータ回路によってカットする（グラウンド電位に捨てる）電力を低減させることができる。これにより、アウターロータを回転させるフリクションの低減をより効果的に図ることができ、発電機全体の運転効率を効果的に向上させることができる。
なお、上記スイッチング制御回路が切換を行う上記加速時切換回転速度は、部分発電動作における発電電力値が上記要求発電電力値よりも大きくなる回転速度に対して若干の余裕をみた回転速度とすることができる。
【００２０】
また、上記コイルの全体は、１本のマグネットワイヤの巻回によって渡り線を介して上記コイル同士が連続して繋がった連続コイル群の複数個を結線してなり、該複数個の連続コイル群におけるいずれかによって、上記発電を休止することが可能な発電休止可能コイル群を構成することが好ましい（請求項６）。
この場合には、連続コイル群の形成により、コイルの全体の形成が容易であり、上記発電休止可能コイル群を容易に形成することができる。
また、発電休止可能コイル群は、１個とする以外にも、複数個形成することもできる。この場合には、上記アウターロータの回転速度の上昇に対応して、発電を休止させる発電休止可能コイル群を段階的に増加させることができる。
【００２１】
上記車両用交流発電機は、単相の発電を行うものであり、上記発電休止可能コイル群は、互いに隣接して周方向の一部に集まって配置された３個以上のポールにおけるコイルが上記渡り線を介して連続して繋がったものから構成することができる（請求項７）。
また、上記車両用交流発電機は、単相の発電を行うものであり、上記発電休止可能コイル群は、互いに隣接する２個のポールにおけるコイルと、該２個のポールに対して１個又は２個のポールを周方向に飛ばして配置したポールにおけるコイルとを含み、交互に逆向きの巻回を行った隣接するコイルが上記渡り線を介して連続して繋がった部分と、一方の向きに巻回を行ったコイルが上記渡り線を介して連続して繋がった部分とを有していることもできる（請求項８）。
さらに、上記車両用交流発電機は、単相の発電を行うものであり、上記ステータにおいては、上記発電休止可能コイル群を構成する複数のポールと、残りの上記連続コイル群を構成する複数のポールとを、交互に繰り返し配列することもできる（請求項９）。
これらの場合には、単相の発電を行う車両用交流発電機において、エンジンの高回転領域において、アウターロータが回転するときのフリクションを効果的に低減させることができる。
【実施例】
【００２２】
以下に、本発明の車両用交流発電機に係る実施例につき、図面を参照して説明する。
（実施例１）
本例の車両用交流発電機１（以下、単に交流発電機１という。）は、図２に示すごとく、Ｎ極の磁界形成部２２ＮとＳ極の磁界形成部２２Ｓとを周方向Ｃに交互に複数配列してなるアウターロータ２と、アウターロータ２の内周側に配置し、中心コア部３１の回りに突出するポールコア部３２に対して交互に逆向きになるようコイル４の巻回を行った複数のポール３０を配列してなるステータ３とを有している。交流発電機１は、各ポール３０に対して、Ｎ極の磁界形成部２２ＮとＳ極の磁界形成部２２Ｓとが交互に対向配置されることによって、単相又は複数相の交流発電を行うよう構成してある。
【００２３】
交流発電機１は、図６、図７に示すごとく、エンジン８の制御装置８０からの指令を受けて、すべてのコイル４を用いて発電を行う全発電動作Ｗ１（図２参照）と、互いに隣接する２個以上のポール３０におけるコイル４を含むコイル群５Ｂにおける発電を休止して残りのコイル群５Ａを用いて発電を行う部分発電動作Ｗ２（図１参照）とに切り換えるスイッチング制御回路６によって制御するよう構成してある。そして、アウターロータ２の回転速度が上昇する際に全発電動作Ｗ１から部分発電動作Ｗ２に切り換えるときの加速時切換回転速度Ａを、アウターロータ２の回転速度が低下する際に部分発電動作Ｗ２から全発電動作Ｗ１に切り換えるときの減速時切換回転速度Ｂよりも高く設定してある。
【００２４】
以下に、本例の交流発電機１につき、図１〜図１３を参照して詳説する。
本例の交流発電機１は、二輪自動車に用いる単相磁石式交流発電機１であり、エンジン８の回転を受けて発電を行い、発電を行った電力をバッテリー７３の充電、ランプ類７４の点灯等を行うために用いる。
図３に示すごとく、アウターロータ２は、エンジン８の出力軸（クランクシャフト）８１に連結されており、エンジン８の回転を受けて回転するよう構成されている。アウターロータ２は、円筒状ヨーク２１の内周側に、Ｎ極の磁界形成部２２Ｎを構成する永久磁石及びＳ極の磁界形成部２２Ｓを構成する永久磁石を交互に配置して構成されている。また、ステータ３は、エンジン８等に取り付けるハウジング１０に固定されている。中心コア部３１及び複数のポールコア部３２は、軟磁性の鉄材料等を用いて形成してある。また、各ポール３０の径方向周りの外周には、絶縁性樹脂からなるボビンが設けてあり、各コイル４は、ボビンの回りに巻回されている。同図において、交流発電機１の軸方向をＬで示す。
【００２５】
図１に示すごとく、本例のコイル４の全体は、マグネットワイヤの巻回によって渡り線４１を介してコイル４同士が連続して繋がった連続コイル群５の複数個（本例では２個）を結線してなる。図１、図２等においては、わかり易くするため、コイル４を巻回した状態を省略して示し、渡り線４１を模式的なラインで示す。
ステータ３におけるコイル４の全体は、ポールコア部３２に対して鎖交する状態で右巻き方向Ｒに巻回した右巻きコイル４Ａと、ポールコア部３２に対して鎖交する状態で左巻き方向Ｌに巻回した左巻きコイル４Ｂとを交互に繰り返し配列してなる。また、コイル４を構成するマグネットワイヤは、絶縁被膜を設けた銅線等の導体からなる。
連続コイル群５は、１本のマグネットワイヤによって複数個のコイル４を連続して形成したものである。渡り線４１は、各ポール３０間においてコイル４同士を繋ぐ部分であり、中心コア部３１及びポールコア部３２の軸方向におけるいずれかの端面において、各ポール３０間を渡っている。連続コイル群５同士は、中心コア部３１等に設けた接続金具等を介して互いに接続されている（図示略）。
【００２６】
本例のコイル４の全体は、２個の連続コイル群５によって構成されており、一方の連続コイル群５によって発電休止可能コイル群５Ｂを形成している。
図１においては、一部のコイル４における発電を休止した部分発電動作Ｗ２において、発電を行うコイル４（ポール３０）を、ハッチングした丸印によって示す。
本例の発電休止可能コイル群５Ｂは、互いに隣接する２個のポール３０におけるコイル４と、この２個のポール３０に対して１個又は２個のポール３０を周方向Ｃに飛ばして配置したポール３０におけるコイル４とを含み、右巻きコイル４Ａ及び左巻きコイル４Ｂが渡り線４１を介して連続して繋がった部分と、右巻きコイル４Ａ同士が渡り線４１を介して連続して繋がった部分とを有している。
【００２７】
また、他の連続コイル群５Ａは、互いに隣接する２個のポール３０におけるコイル４と、この２個のポール３０に対して１個又は２個のポール３０を周方向Ｃに飛ばして配置したポール３０におけるコイル４とを含み、右巻きコイル４Ａ及び左巻きコイル４Ｂが渡り線４１を介して連続して繋がった部分と、左巻きコイル４Ｂ同士が渡り線４１を介して連続して繋がった部分とを有している。
ここで、右巻きコイル４Ａと左巻きコイル４Ｂとは、巻き方向が互いに逆方向になることを示し、いずれを時計回り又は反時計回りに巻回してもよい。図１においては、右巻きコイル４Ａにおける右巻き方向をＲで示し、左巻きコイル４Ｂにおける左巻き方向をＬで示す。
【００２８】
図３に示すごとく、本例のアウターロータ２は、エンジン８の出力軸８１に連結されており、図４に示すごとく、出力軸８１には、所定の遠心力が加わっているときに出力軸８１に車輪駆動軸８４を連結する遠心クラッチ８２が設けてある。車輪駆動軸８４は、ギヤミッション８３を介して遠心クラッチ８２に繋がる。車輪駆動軸８４には、駆動車輪８４１が連結されている。
図５に示すごとく、遠心クラッチ８２は、ベース８２１に対して、遠心力を受けて径方向外周側へ拡大するよう回動可能に配設した遠心ウェイト（クラッチシュー）８２２と、この遠心ウェイト８２２を径方向内周側へ付勢するスプリング８２３とを配設し、遠心ウェイト８２２が径方向外周側へ拡大したときに、ベース８２１がその外周を覆うハウジング８２４と連結して、動力を伝達するよう構成されている。そして、エンジン８及びアウターロータ２の回転速度が上昇し、回転速度に応じて遠心ウェイト８２２が径方向外周側へ拡大し、回転速度が所定の回転速度になったときには、遠心ウェイト８２２がベース８２１とハウジング８２４とを連結して、エンジン８の出力軸８１による動力を車輪駆動軸８４に連結して、車両の走行を開始することができる。
【００２９】
図８に示すごとく、遠心クラッチ８２には、回転速度の変化に応じ、動力の伝達の連結、連結の解除の途中の過程も含めた次の４つの状態がある。すなわち、この４つの状態は、エンジン８の出力軸８１と車輪駆動軸８４との連結を完全に解除したクラッチアウト状態Ｋ１、クラッチアウト状態Ｋ１から上記連結を開始するまでの間のクラッチ繋がり前状態Ｋ２、上記連結を開始したときから上記連結を完了するまでの間の半クラッチ状態Ｋ３、上記連結を完了した後のクラッチ状態Ｋ４である。クラッチアウト状態Ｋ１は、エンジン８のアイドリング状態を構成する。
また、遠心クラッチ８２の状態が変化する回転速度は、低いときから順に、遠心クラッチ８２が連結を完全に解除した状態から遠心ウェイト８２２が動き始めてフリクション（回転摩擦）が生じ始めるときの連結解除回転速度Ｎ１と、遠心クラッチ８２が連結を開始する連結開始回転速度（クラッチイン回転速度）Ｎ２と、遠心クラッチ８２が連結を完了する連結完了回転速度Ｎ３とがある。連結開始回転速度Ｎ２は、アイドリング状態から走行状態に切り換わる回転速度を示す。
【００３０】
そして、図７、図８に示すごとく、本例のエンジン８の制御装置８０及びスイッチング制御回路６は、全発電動作Ｗ１から部分発電動作Ｗ２に切り換える加速時切換回転速度Ａを、半クラッチ状態Ｋ３に設定している。すなわち、加速時切換回転速度Ａは、連結開始回転速度Ｎ２と連結完了回転速度Ｎ３との間の半クラッチ回転速度範囲Ｒ２内に設定してある。
また、本例のエンジン８の制御装置８０及びスイッチング制御回路６は、部分発電動作Ｗ２から全発電動作Ｗ１に切り換える減速時切換回転速度Ｂを、クラッチアウト状態Ｋ１又はクラッチ繋がり前状態Ｋ２に設定するよう構成されている。また、本例のエンジン８の制御装置８０は、交流発電機１によって発電した電力を充電するバッテリー７３の残量を検出するよう構成されている。
そして、エンジン８の制御装置８０は、バッテリー７３の残量を検出し、バッテリー７３に異常が生じていると判定したときには、図７に示すごとく、減速時切換回転速度Ｂをクラッチ繋がり前状態Ｋ２である、連結解除回転速度Ｎ１と連結開始回転速度Ｎ２との間の連結前回転速度範囲Ｒ１内に設定し、一方、バッテリー７３に異常が生じていないと判定したときには、図９に示すごとく、減速時切換回転速度Ｂをクラッチアウト状態Ｋ１にある連結解除回転速度Ｎ１よりも低い回転速度に設定するよう構成してある。
【００３１】
これにより、エンジン８の制御装置８０がバッテリー７３に異常が生じていると判定したときには、部分発電動作Ｗ２から全発電動作Ｗ１に復帰させる回転速度をできるだけ高くし、回転速度の低下に伴い部分発電動作Ｗ２による発電電力値が低下したときに、交流発電機１からの電力供給により動作する電子機器の負荷によって、不意にエンジン停止が生じることを防止することができる。一方、エンジン８の制御装置８０がバッテリー７３に異常が生じていないと判定したときには、遠心クラッチ８２がエンジン８の出力軸８１と車輪駆動軸８４との連結を解除したときに、部分発電動作Ｗ２から全発電動作Ｗ１への切換を行うため、この切換時の交流発電機１におけるフリクションの変化がドライバビリティに影響を与えることをなくすことができる。
【００３２】
（グラフによる説明）
図７は、横軸にアウターロータ２の回転速度をとり、縦軸にステータ３からの発電電流をとって、交流発電機１における発電出力の状態を概略的に示すグラフである。
同図は、アウターロータ２の回転速度範囲の全体において、全発電動作Ｗ１を形成した場合の発電電流Ｉ１と、部分発電動作Ｗ２を形成した場合の発電電流Ｉ２とを示す。また、車両から交流発電機１に要求される発電電流である要求発電電流Ｉｒも示す。なお、交流発電機１のレギュレータ回路７においては、カーボン抵抗等によって電圧を一定にしてバッテリー７３への充電を行う。そのため、発電電力値は発電電流に比例する。
また、図１には、部分発電動作Ｗ２における発電電流Ｉ２の流れを示し、図２には、全発電動作Ｗ１における発電電流Ｉ１の流れを示す。
【００３３】
図７に示すごとく、本例の交流発電機１においては、アウターロータ２の回転速度範囲の全体において、全発電動作Ｗ１によって発電を行う際の発電電流Ｉ１（発電電力値）は、車両から要求される要求発電電流Ｉｒ（要求発電電力値）よりも高くなっている。また、アウターロータ２の回転速度範囲の全体において、部分発電動作Ｗ２によって発電を行う際の発電電流Ｉ２（発電電力値）は、全発電動作Ｗ１によって発電を行う際の発電電流Ｉ１（発電電力値）よりも低くなっている。そして、加速時切換回転速度Ａは、部分発電動作Ｗ２による発電電流Ｉ２が要求発電電流Ｉｒよりも高い回転速度範囲内に設定してある。
【００３４】
全発電動作Ｗ１による発電電流Ｉ１及び部分発電動作Ｗ２による発電電流Ｉ２は、回転速度の上昇に伴って上昇しており、要求発電電流Ｉｒも、回転速度の上昇に伴って上昇している。本例の部分発電動作Ｗ２による発電電流Ｉ２は、半クラッチ回転速度範囲Ｒ２内において要求発電電流Ｉｒよりも高くなっており、また、連結開始回転速度Ｎ２よりも高い回転速度の範囲において、要求発電電流Ｉｒよりも高くなっている。そして、加速時切換回転速度Ａは、半クラッチ回転速度範囲Ｒ２内において、部分発電動作Ｗ２による発電電流Ｉ２が要求発電電流Ｉｒを超えた回転独度以上の回転速度として設定してある。
これにより、部分発電動作Ｗ２における発電を行う連続コイル群５Ａの配列が適切であり、スイッチング制御回路６は、部分発電動作Ｗ２によって車両から要求される要求発電電流Ｉｒが確保できるときには、全発電動作Ｗ１から部分発電動作Ｗ２に切り換えて、バッテリー７３への充電の制御を行うレギュレータ回路７によってカットする（グラウンド電位に捨てる）電力を低減させることができる。
そして、エンジン８の低回転領域においては、全発電動作Ｗ１によって必要とされる要求発電電流Ｉｒを維持し、一方、エンジン８の高回転領域においては、部分発電動作Ｗ２によって、要求発電電流Ｉｒに比べて過剰な発電電流の出力を制限することができる。
【００３５】
図８は、横軸に回転速度をとり、縦軸に遠心クラッチ８２の状態をとって、回転速度に応じて遠心クラッチ８２が切り換わる状態を模式的に示す。
同図において、回転速度が上昇する際には、連結解除回転速度Ｎ１から連結開始回転速度Ｎ２にかけて遠心ウェイト（クラッチシュー）８２２が外周側へ移動を始め、連結開始回転速度Ｎ２から連結完了回転速度Ｎ３にかけて遠心ウェイト８２２が摺動して動力の伝達を徐々に高めて遠心クラッチ８２が繋がる。一方、回転速度が下降する際には、連結解除回転速度Ｎ１になったときに遠心クラッチ８２の連結が解除される。
【００３６】
（スイッチング制御回路６及びレギュレータ回路７の構成）
図６は、交流発電機１及びスイッチング制御回路６と、発電を行った電力の充電、放電等の制御を行うレギュレータ回路７との電気的構成を説明する図である。
スイッチング制御回路６は、エンジン８の制御装置８０からの指令を受け、交流発電機１における発電状態を、発電休止可能コイル群５Ｂにおける発電を休止して他の連続コイル群５Ａを用いて発電を行う部分発電動作Ｗ２と、２個の連続コイル群５（すべてのコイル４）を用いて発電を行う全発電動作Ｗ１とに切換可能である。
本例のステータ３においては、２個の連続コイル群５を直列接続して、単相のコイル４が形成されており、２個の連続コイル群５は、グラウンド電位側に設けて常に発電を行うよう構成した第１の連続コイル群５Ａと、バッテリー７３のプラス側に設けて発電の休止を可能にした第２の連続コイル群５Ｂ（発電休止可能コイル群５Ｂ）とからなる。
【００３７】
より具体的には、図１、図６に示すごとく、本例のステータ３は１６極（１６個）のポール３０を有する。そして、他の連続コイル群（第１の連続コイル群）５Ａは、１本のマグネットワイヤによって、グラウンド電位に接続する引出部４２Ａから、各渡り線４１を介して、３つの右巻きコイル４Ａ、互いに隣接する右巻きコイル４Ａ及び左巻きコイル４Ｂ、１個の右巻きコイル４Ａ、及び互いに隣接する右巻きコイル４Ａ及び左巻きコイル４Ｂに順次連続して繋がり、第１の連続コイル群５Ａと第２の連続コイル群５Ｂとの中間接続部４３に引き出されている。また、発電休止可能コイル群５Ｂである第２の連続コイル群５Ｂは、１本のマグネットワイヤによって、中間接続部４３から、各渡り線４１を介して、互いに隣接する右巻きコイル４Ａ及び左巻きコイル４Ｂ、３つの左巻きコイル４Ｂ、互いに隣接する右巻きコイル４Ａ及び左巻きコイル４Ｂ、及び１個の左巻きコイル４Ｂに順次連続して繋がり、バッテリー７３のプラス側に繋がる引出部４２Ｂへ引き出されている。
【００３８】
本例においては、図６に示すごとく、交流発電機１、スイッチング制御回路６及びレギュレータ回路７を用いて、バッテリー７３の充電及びランプ７４等の点灯を行う発電システムが構成されている。
レギュレータ回路７は、交流発電機１によって発電した電力をバッテリー７３へ充電する制御を行うバッテリー充電回路７１と、交流発電機１によって発電した電力によってランプ７４等を点灯させるランプ点灯回路７２とを有している。
【００３９】
バッテリー充電回路７１は、交流発電機１におけるコイル４とバッテリー７３との間に接続したスイッチング素子７１１を有しており、スイッチング素子７１１がオンしたときにバッテリー７３の電圧のレギュレータ制御をするよう構成されている。また、ランプ点灯回路７２は、交流発電機１におけるコイル４とランプ７４との間に接続したスイッチング素子７２１を有しており、スイッチング素子７２１がオンしたときにランプ７４の点灯のレギュレータ制御をするよう構成されている。なお、ランプ７４としては、ライト、スピードメータ等のランプ類がある。また、バッテリー７３には、種々の補機、計器類等の負荷７５が接続されている。
本例の交流発電機１によって発電した単相交流電圧は、単相の正弦波電圧のうち、プラス側の電圧をバッテリー充電に用い、マイナス側の電圧をランプ点灯に用いる。
【００４０】
また、スイッチング制御回路６は、第１の連続コイル群５Ａ及び第２の連続コイル群５Ｂに、それぞれ対応して設けたサイリスタ等のスイッチング素子６１を有しており、制御回路６２によってスイッチング素子６１のスイッチング制御を行うよう構成されている。スイッチング制御回路６は、サイリスタ等のスイッチング素子６１のスイッチング制御を行って、第１の連続コイル群５Ａ及び第２の連続コイル群５Ｂをバッテリー７３に導通させる全発電動作Ｗ１と、第１の連続コイル群５Ａのみをバッテリー７３に導通させる部分発電動作Ｗ２とに切換可能である。
【００４１】
第１の連続コイル群５Ａ及び第２の連続コイル群５Ｂは、それぞれサイリスタ等のスイッチング素子６１を介してバッテリー７３のプラス側及び負荷７５に繋がっている。スイッチング制御回路６は、高電圧側のスイッチング素子６１Ａをオンにすると共に低電圧側のスイッチング素子６１Ｂをオフにして全発電動作Ｗ１を形成し、高電圧側のスイッチング素子６１Ａをオフにすると共に低電圧側のスイッチング素子６１Ｂをオンにして部分発電動作Ｗ２を形成する。
スイッチング制御回路６は、ＥＣＵ（エンジン８の制御装置）８０からの信号を受けて動作するよう構成されている。
【００４２】
（発電休止可能コイル群５Ｂの他の構成）
本例のステータ３における発電休止可能コイル群５Ｂ（第２の連続コイル群５Ｂ）は、互いに隣接する２個以上のポール３０におけるコイル４を含んでいれば種々の配置とすることができる。以下に、発電休止可能コイル群５Ｂの他のいくつかの構成例を示す。
例えば、図１０に示すごとく、ステータ３において１６極（１６個）のポール３０を配置する場合において、他の連続コイル群５Ａである第１の連続コイル群５Ａは、互いに隣接する３つのポール３０におけるコイル４の２箇所と、互いに隣接する２個のポール３０におけるコイル４の１箇所と、１個のポール３０におけるコイル４の１箇所とを、１本のマグネットワイヤによって構成することができる。この場合、発電休止可能コイル群５Ｂである第２の連続コイル群５Ｂは、互いに隣接する２個のポール３０におけるコイル４の３箇所と、１個のポール３０におけるコイル４の１箇所とを、１本のマグネットワイヤによって構成することができる。
【００４３】
また、図１１、図１２に示すごとく、ステータ３において２０極（２０個）のポール３０を配置する場合において、他の連続コイル群５Ａである第１の連続コイル群５Ａは、互いに隣接する１３個（又は１２個）のポール３０におけるコイル４を、１本のマグネットワイヤによって構成することができる。この場合、発電休止可能コイル群５Ｂである第２の連続コイル群５Ｂは、互いに隣接する７個（又は８個）のポール３０におけるコイル４を、１本のマグネットワイヤによって構成することができる。
なお、ポールコア部３２は、コイル４を巻回した状態で、中心コア部３１に対する軸方向から嵌合することができる。このとき、第１の連続コイル群５Ａにおける渡り線４１を中心コア部３１及びポールコア部３２における軸方向一方の端面側に配置し、第２の連続コイル群５Ｂにおける渡り線４１を中心コア部３１及びポールコア部３２における軸方向他方の端面側に配置することができる。
【００４４】
また、図１３に示すごとく、ステータ３において２０極（２０個）のポール３０を配置する場合において、他の連続コイル群５Ａである第１の連続コイル群５Ａは、互いに隣接する３個のポール３０におけるコイル４の４箇所を、１本のマグネットワイヤによって構成することができる。この場合、発電休止可能コイル群５Ｂである第２の連続コイル群５Ｂは、互いに隣接する２個のポール３０におけるコイル４の４箇所を、１本のマグネットワイヤによって構成することができる。また、この場合、ステータ３においては、第１の連続コイル群５Ａを構成する３個のポール３０と、第２の連続コイル群５Ｂを構成する２個のポール３０とが、４回交互に繰り返して配置されている。
【００４５】
（作用効果）
本例の交流発電機１においては、アウターロータ２の回転速度が高くなったときに、特定のコイル群５Ｂにおいて発電を休止することにより、発電機全体の運転効率を向上させる工夫を行っている。また、本例の交流発電機１においては、発電を行うコイル４の切換の際に生ずる交流発電機１のフリクションの変化により、二輪自動車等の車両のドライバーが受けるドライバビリティ（操縦性）の悪化を防止する工夫を行っている。
そして、本例においては、アウターロータ２の回転速度（エンジン８の回転速度）が低いとき、すなわちアイドリング状態に近い回転速度であるときには、主に全発電動作Ｗ１を行う。これにより、低回転領域における発電電力値を適切に確保することができる。
【００４６】
一方、アウターロータ２の回転速度（エンジン８の回転速度）が上昇し、遠心クラッチ８２が半クラッチ状態Ｋ３になったとき（エンジン８及びアウターロータ２の回転速度が半クラッチ回転速度範囲Ｒ２内になったとき）、エンジン８の制御装置８０が回転速度を検出し、スイッチング制御回路６に切換信号を送信する。そして、スイッチング制御回路６は、交流発電機１の動作を全発電動作Ｗ１から部分発電動作Ｗ２に切り換える。
このとき、発電を休止する発電休止可能コイル群５Ｂには、互いに隣接する２個以上のポール３０におけるコイル４が含まれていることより、高回転領域における発電電力値を意図的に低下させることができる。すなわち、互いに隣接する２個以上のポール３０におけるコイル４に対して電流が流れない状態を形成することにより、この２個以上のポール３０においては発電に寄与しない磁路を形成する。これにより、発電に寄与する磁束を低減し、高回転領域において、車両から要求される以上の過剰な発電を行うことを抑制することができ、アウターロータ２が回転するときのフリクション（回転抵抗等）を低減させることができる。
【００４７】
交流発電機１に発生するフリクション（回転摩擦等）には、発電量による損失、渦電流等の発生による損失（鉄損）、コイル４の発熱等による損失（銅損）等がある。そして、本例の交流発電機１においては、エンジン８の高回転領域において部分発電動作Ｗ２を行うことにより、コイル４の発熱等による損失を低減させることにより、エンジン８の出力をできるだけ車軸（車輪駆動軸）８４に伝達し、燃費を向上させることができる。
【００４８】
また、本例においては、発電を行うコイル４の切換を行う回転速度にヒステリシスを持たせている。具体的には、アウターロータ２の回転速度が上昇する際に全発電動作Ｗ１から部分発電動作Ｗ２に切り換えるときの加速時切換回転速度Ａを、アウターロータ２の回転速度が低下する際に部分発電動作Ｗ２から全発電動作Ｗ１に切り換えるときの減速時切換回転速度Ｂよりも高く設定している。
これにより、全発電動作Ｗ１と部分発電動作Ｗ２との切換を行う回転速度付近において、切換が頻繁に行われることによるエンジン８の制御装置８０又はスイッチング制御回路６の誤動作が生じることを防止することができる。
また、頻繁な切換を受けて交流発電機１におけるフリクションの変化が頻繁になることによるドライバビリティ（操縦性）の悪化を防止することができる。
【００４９】
それ故、本例の交流発電機１によれば、エンジン８の高回転領域において、車両からの要求に応じ、発電機全体の運転効率を高く維持することができ、発電を行うコイル４の切換が頻繁に行われることによるドライバビリティ（操縦性）の悪化を防止することができる。
【００５０】
（実施例２）
本例は、交流発電機１の全発電動作Ｗ１と部分発電動作Ｗ２との切換のタイミングが異なる他のパターンを示す例である。
図１４に示すごとく、全発電動作Ｗ１から部分発電動作Ｗ２に切換を行う加速時切換回転速度Ａは、連結解除回転速度Ｎ１から連結開始回転速度Ｎ２の間の連結前回転速度範囲Ｒ１内に設定することができる。また、部分発電動作Ｗ２から全発電動作Ｗ１に切換を行う減速時切換回転速度Ｂは、連結前回転速度範囲Ｒ１内において加速時切換回転速度Ａよりも低い回転速度、又は連結解除回転速度Ｎ１よりも若干低い回転速度に設定することができる。この場合は、車両からの要求発電電力値に比べて部分発電動作Ｗ２による発電電力値が高いときに有効であり、遠心クラッチ８２が繋がる際のドライバビリティの悪化をなくすことができる。
【００５１】
また、図１５に示すごとく、部分発電動作Ｗ２は、Ｗ２ａ、Ｗ２ｂの２段階に切り換えて行うことができる。この場合、回転速度の上昇時には、半クラッチ回転速度範囲Ｒ２内において１段階目の加速時切換回転速度Ａ１を設定し、連結完了回転速度Ｎ３よりも高い回転速度において２段階目の加速時切換回転速度Ａ２を設定することができる。また、回転速度の下降時には、加速時に２段階目の部分発電動作Ｗ２ｂの切換を行った回転速度よりも低く、かつ連結完了回転速度Ｎ３よりも高い回転速度において（又は半クラッチ回転速度範囲Ｒ２内において）１段階目の減速時切換回転速度Ｂ１を設定し、連結解除回転速度Ｎ１よりも低い回転速度に（又は連結前回転速度範囲Ｒ１内に）２段階目の減速時切換回転速度Ｂ２を設定することができる。この場合も、車両からの要求発電電力値に比べて部分発電動作Ｗ２による発電電力値の値に余裕があるときに有効である。また、この場合には、発電電力値が過剰になる度合いに対応して、発電電力値を低く抑えることができる。
【００５２】
また、部分発電動作Ｗ２をＷ２ａとＷ２ｂの２段階に切り換える場合には、図１６に示すごとく、上記発電休止可能コイル群５Ｂを２個形成する。そして、１段階目の加速時切換回転速度Ａ１において１個の発電休止可能コイル群５Ｂ２における発電を休止させ、２段階目の加速時切換回転速度Ａ２において２個の発電休止可能コイル群５Ｂ１、５Ｂ２における発電を休止させることができる。また、１段階目の減速時切換回転速度Ｂ１において１個の発電休止可能コイル群５Ｂ１における発電を復活させ、２段階目の減速時切換回転速度Ｂ２において２個の発電休止可能コイル群５Ｂ１、５Ｂ２における発電を復活させることができる。
本例においても、その他の構成は上記実施例１と同様であり、上記実施例１と同様の作用効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００５３】
１  交流発電機
２  アウターロータ
２２Ｎ  Ｎ極の磁界形成部
２２Ｓ  Ｓ極の磁界形成部
３  ステータ
３０  ポール
３１  中心コア部
３２  ポールコア部
４  コイル
４１  渡り線
５  連続コイル群
５Ｂ  発電休止可能コイル群
６  スイッチング制御回路６
７  レギュレータ回路
７３  バッテリー
７４  ランプ
７５  負荷
８  エンジン
８１  出力軸
８２  遠心クラッチ
８４  車輪駆動軸
Ａ  加速時切換回転速度
Ｂ  減速時切換回転速度
Ｎ１  連結解除回転速度
Ｎ２  連結開始回転速度
Ｎ３  連結完了回転速度
Ｒ１  連結前回転速度範囲
Ｒ２  半クラッチ回転速度範囲
Ｗ１  全発電動作
Ｗ２  部分発電動作
Ｉ１、Ｉ２  発電電流
Ｉｒ  要求発電電流
【図１】
0005402549.tif 000002
【図２】
0005402549.tif 000003
【図３】
0005402549.tif 000004
【図４】
0005402549.tif 000005
【図５】
0005402549.tif 000006
【図６】
0005402549.tif 000007
【図７】
0005402549.tif 000008
【図８】
0005402549.tif 000009
【図９】
0005402549.tif 000010
【図１０】
0005402549.tif 000011
【図１１】
0005402549.tif 000012
【図１２】
0005402549.tif 000013
【図１３】
0005402549.tif 000014
【図１４】
0005402549.tif 000015
【図１５】
0005402549.tif 000016
【図１６】
0005402549.tif 000017